(57)【要約】  【課題】  光導波路同士の光学的な接続の精度を向上させる  【解決手段】  光伝送構造体１００は、第１貫通孔１１を有する第１基板１と、第１貫通孔１１内に設けられた主部１７１および突出部１７２を有しており、主部１７１および突出部１７２が第１基板１の厚み方向に貫通した第１コア部１８０を有する第１クラッド部材１７からなる第１光伝送体１２と、第１基板１の上面に対して下面が対向するように設けられた、第２貫通孔２１を有する第２基板２と、第２貫通孔２１内のうち第２基板２の上面側に設けられた、第１基板１の厚み方向に貫通した第２コア部２８０を有する第２クラッド部材２７からなる第２光伝送体２２とを具備し、第２貫通孔２１に第２基板２の下面側から突出部１７２が嵌め合わされているとともに、第１光伝送体１２と第２光伝送体２２とが光学的に接続されている。第１光伝送体１２と第２光伝送体２２との間の光学的な接続の精度を向上できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚み方向に貫通した第１貫通孔を有する第１基板と、
該第１貫通孔内に設けられた主部および該主部から前記第１貫通孔の外部に突出した突出部を有しており、前記主部および前記突出部が前記第１基板の厚み方向に貫通した第１コア部を有する第１クラッド部材からなる第１光伝送体と、
前記第１基板の上面に対して下面が対向するように設けられた、前記第１基板の厚み方向に貫通した第２貫通孔を有する第２基板と、
前記第２貫通孔内のうち前記第２基板の上面側に設けられた、前記第１基板の厚み方向に貫通した第２コア部を有する第２クラッド部材からなる第２光伝送体とを具備し、
前記第２貫通孔に前記第２基板の下面側から前記突出部が嵌め合わされているとともに、前記第１光伝送体と前記第２光伝送体とが光学的に接続されていることを特徴とする光伝送構造体。
【請求項２】
前記突出部は、先端に向かうにつれて細くなっていることを特徴とする請求項１に記載の光伝送構造体。
【請求項３】
前記突出部は、外周面に上下方向に形成された溝部を有しているとともに、前記第２貫通孔は、内側面に前記溝部と嵌め合わされる上下方向に形成された凸部を有していることを特徴とする請求項１に記載の光伝送構造体。
【請求項４】
前記突出部は、外周面に上下方向に形成された凸部を有しているとともに、前記第２貫通孔は、内側面に前記凸部と嵌め合わされる上下方向に形成された溝部を有していることを特徴とする請求項１に記載の光伝送構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝送構造体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、集積回路素子などの電気素子の間での通信量の増大に伴い、これらの素子間での通信手段として光伝送が検討されている。例えば、特許文献１には、それぞれ光導波路を有する複数の基板およびこれらの光導波路と光学的に接続された光素子を備えた光伝送構造体が開示されている。この光伝送構造体において、上記複数の基板は、それぞれ位置合わせ用のスルーホールを有している。これらのスルーホールにピンを挿入することによって基板同士が固定される。これにより、複数の基板の有する光導波路同士が光学的に接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２９４８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の光伝送構造体では、光学的な接続が行なわれる部分（光導波路）と基板同士が固定される部分（スルーホール）とが異なる箇所に設けられている。そのため、光導波路とスルーホールとの間隔に誤差が生じると、光学的な接続の精度が低下してしまう可能性があった。
【０００５】
本発明はこのような問題点を解決すべく案出されたものであり、その目的は、複数の基板間における光導波路同士の光学的な接続の精度を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る光伝送構造体は、厚み方向に貫通した第１貫通孔を有する第１基板と、第１貫通孔内に設けられた主部および主部から第１貫通孔の外部に突出した突出部を有しており、主部および突出部が第１基板の厚み方向に貫通した第１コア部を有する第１クラッド部材からなる第１光伝送体と、第１基板の上面に対して下面が対向するように設けられた、第１基板の厚み方向に貫通した第２貫通孔を有する第２基板と、第２貫通孔内のうち第２基板の上面側に設けられた、第１基板の厚み方向に貫通した第２コア部を有する第２クラッド部材からなる第２光伝送体とを具備し、第２貫通孔に第２基板の下面側から突出部が嵌め合わされているとともに、第１光伝送体と第２光伝送体とが光学的に接続されている。
【発明の効果】
【０００７】
上記の態様に係る光伝送構造体によれば、突出部が第２貫通孔に嵌め合わされて、第１光伝送体と第２光伝送体とが光学的に接続されている。つまり、光学的な接続が行なわれる部分（突出部）が基板同士を固定する部分としても用いられている。そのため、前述のような光学的な接続が行なわれる部分と基板同士を固定する部分とが異なる箇所に設けられていることに起因する光学的な接続の精度の低下を抑制できる。その結果、第１光伝送体と第２光伝送体との間の光学的な接続の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態の光伝送構造体を光軸方向に対して平行な断面で切った断面図である。
【図２】図１に示す光伝送構造体をＡ−Ａ’線で切った断面図である。
【図３】図１に示す光伝送構造体の第１の変形例を示す断面図である。
【図４】図３に示す光伝送構造体をＢ−Ｂ’線で切った断面図である。
【図５】図１に示す光伝送構造体の第２の変形例を示す断面図である。
【図６】図５に示す光伝送構造体の領域ＣをＤ−Ｄ’線で切って拡大した断面図である。
【図７】図１に示す光伝送構造体の第３の変形例を示す断面図である。
【図８】図１に示す光伝送構造体の第４の変形例を示す断面図である。
【図９】図８に示す光伝送構造体の領域ＥをＦ−Ｆ’線で切って拡大した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態の光伝送構造体１００について図面を参照して説明する。なお、図面はいずれも模式的なものであって、実際の寸法を厳密に現したものではない。
【００１０】
＜光伝送構造体１００の構成＞
図１および図２に示すように、本発明の一実施形態の光伝送構造体１００は、厚み方向に貫通した第１貫通孔１１を有する第１基板１と、第１貫通孔１１に設けられた第１光伝送体１２と、第１基板１の上方に設けられた、第２貫通孔２１を有する第２基板２と、第２貫通孔２１に設けられた第２光伝送体２２とを備えている。光伝送構造体１００は、第１基板１の下方と第２基板２の上方との間で光信号を伝送する機能を有している。
【００１１】
第１基板１は、第１光伝送体１２を支持する機能を有している。第１基板１の厚みは、例えば０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲に設定することができる。第１基板１は、例えばエポキシ樹脂基板、ポリイミド樹脂基板またはセラミック基板などを用いることができる。第１基板１は、単層の基板または複数の第１副基板１３を積層した積層体によって構成することができる。本実施形態においては、第１基板１は、複数の第１副基板１３が積層されて構成されている。
【００１２】
第１基板１は、図１に示すように厚み方向に貫通している第１貫通孔１１を有している。第１貫通孔１１は第１基板１の厚み方向に垂直な断面で切ったときの形状が円形状である。第１貫通孔１１の内径は、例えば５０μｍ以上５００μｍ以下の範囲に設定することができる。第１貫通孔１１は、第１副基板１３に設けられている第１副貫通孔１４が連なって構成されている。第１副貫通孔１４は、第１副基板１３の各々に設けられており、第１副基板１３を厚み方向に貫通している。
【００１３】
第１副基板１３の各々の上面および下面には第１貫通孔１１とは別の箇所に第１配線層１５が形成されている。さらに、第１副基板１３の各々を厚み方向に貫通する第１ビア導体１６が形成されている。これらの第１配線層１５および第１ビア導体１６は電気的に接続されており、これにより第１基板１の上面と下面との間で電気信号を伝送することができる。第１配線層１５および第１ビア導体１６は、例えばタングステン、モリブデン、銀または銅などを用いることができる。第１配線層１５のうち、第１基板１の上面または下面に露出している部分の表面には、例えばニッケルメッキ層および金メッキ層（図示せず）が順番に被膜されている。
【００１４】
第１光伝送体１２は、第１基板１の下方と上方との間で光信号を伝送する機能を有している。第１光伝送体１２は、第１クラッド部材１７と第１クラッド部材１７が有する第１コア部１８０に埋め込まれた第１コア部材１８とを備えている。
【００１５】
第１クラッド部材１７は、第１貫通孔１１を埋めるように設けられている。第１クラッド部材１７は、第１コア部材１８を支持する機能を有している。第１クラッド部材１７は、第１貫通孔１１内に設けられた主部１７１および主部１７１から第１貫通孔１１の外部に突出した突出部１７２を有している。突出部１７２は、後述する第２基板２の第２貫通孔２１の形状に対応する形状に形成されている。ここでいう「対応する形状」とは、突出部１７２が第２貫通孔２１に嵌め合わされる形状であることを意味している。本実施形態においては、第１貫通孔１１の内径と第２貫通孔２１の内径とが等しく設定されている。そのため、突出部１７２は平面視したときに第１貫通孔１１の内径と等しい外径を有する円柱形状に形成されている。第１クラッド部材１７は、主部１７１および突出部１７２が第１基板１の厚み方向に貫通した第１コア部１８０を有している。第１クラッド部材１７としては、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂またはポリイミド樹脂などを用いることができる。第１基板１の厚み方向に垂直な面における第１コア部１８０の寸法は、内径を１０μｍ以上１００μｍ以下の範囲に設定することができる。
【００１６】
突出部１７２は、第２基板２の下面側から第２貫通孔２１に嵌め合わされて固定されている。この嵌め合わせによって、第１基板１と第２基板２とが固定されるとともに、第１光伝送体１２と第２光伝送体２２との間で光学的な接続が行なわれている。
【００１７】
第１コア部材１８は、第１コア部１８０を埋めるように設けられている。第１コア部材１８の屈折率は、第１クラッド部材１７の屈折率に比べて大きく設定されている。このように、第１クラッド部材１７の屈折率に比べて第１コア部材１８の屈折率を大きくすることで、第１コア部材１８が光導波路として機能できるようになる。つまり、第１クラッド部材１７は、光導波路のいわゆるクラッドとして機能し、第１コア部材１８は光導波路のコアとして機能している。コア部材の屈折率としては、クラッド部材の屈折率に対しての比屈折率差が、例えば０．８％以上４％以下の範囲となるように設定することができる。
【００１８】
第１クラッド部材１７および第１コア部材１８は、以下の方法で形成することができる。まず、第１貫通孔１１が形成された第１基板１を準備する。第１基板１の製造には従来周知のセラミックグリーンシート積層を用いることができる。次に第１コア部１８０となる領域に金型を配置した後に射出成型によって第１クラッド部材１７を成型する。そして、上記の金型を第１コア部１８０から引き抜いた後に、射出成型によって第１コア部材１８を成型する。このようにして、第１クラッド部材１７および第１コア部材１８を形成することができる。
【００１９】
第２基板２は、第２光伝送体２２を支持する機能を有している。第２基板２は、下面が第１基板１の上面と対向するように配置されている。第２基板２の厚みは、例えば０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲に設定することができる。第２基板２は、例えば第１基板１と同様の基板を用いることができる。第２基板２は、単層の基板または複数の第２副基板２３を積層した積層体によって構成することができる。本実施形態においては、第２基板２は、複数の第２副基板２３が積層されて構成されている。
【００２０】
第２基板２は、図１に示すように厚み方向に貫通している第２貫通孔２１を有している。図２に示すように第２貫通孔２１は第１基板１の厚み方向に垂直な断面で切ったときの形状が円形状である。本実施形態においては、第２貫通孔２１の内径は第１貫通孔１１の内径と等しく設定されている。第２貫通孔２１は、第２副基板２３に設けられている第２副貫通孔２４が連なって構成されている。第２副貫通孔２４は、第２副基板２３の各々に設けられており、第２副基板２３を厚み方向に貫通している。第２貫通孔２１には、第２基板２の下面側から第１クラッド部材１７の突出部１７２が挿入されている。
【００２１】
第２副基板２３の各々の上面および下面には第２貫通孔２１とは別の箇所に第２配線層
２５が形成されている。さらに、第２副基板２３の各々を厚み方向に貫通する第２ビア導体２６が形成されている。これらの第２配線層２５および第２ビア導体２６は電気的に接続されており、これにより第２基板２の上面と下面との間で電気信号を伝送することができる。第２配線層２５および第２ビア導体２６は、例えば第１配線層１５と同様の材料を用いることができる。第２配線層２５のうち、第２基板２の上面または下面に露出している第２配線層２５の表面には、例えばニッケルメッキ層および金メッキ層（図示せず）が順番に被膜されている。第２配線層２５のうち第２基板２の下面に露出している部分は、第１配線層１５のうち第１配線層１５の上面に露出している部分と電気的に接続されている。これにより、第１基板１と第２基板２との間で電気信号を伝送することができる。
【００２２】
第２光伝送体２２は、第２基板２の下方と上方との間で光信号を伝送する機能を有している。第２光伝送体２２は、第２クラッド部材２７と第２クラッド部材２７に囲まれた第２コア部材２８とを備えている。
【００２３】
第２クラッド部材２７は、第２貫通孔２１のうち、第１クラッド部材１７の突出部１７２が挿入される領域を残して第２基板２の上面側から埋めるように設けられている。第２クラッド部材２７は、第２コア部材２８を支持する機能を有している。第２クラッド部材２７は、第１基板１の厚み方向に貫通した第２コア部２８０を有している。第２クラッド部材２７としては、例えば、第１クラッド部材１７と同様の材料を用いることができる。第１基板１の厚み方向に垂直な面における第２コア部２８０の寸法は、内径を１０μｍ以上１００μｍ以下の範囲に設定することができる。
【００２４】
第２コア部材２８は、第２コア部２８０を埋めるように設けられている。第２コア部材２８の屈折率は、第２クラッド部材２７の屈折率に比べて大きく設定されている。このように、第２クラッド部材２７の屈折率に比べて第２コア部材２８の屈折率を大きくすることで、第２コア部材２８が光導波路として機能できるようになる。つまり、第２クラッド部材２７は、光導波路のいわゆるクラッドとして機能し、第２コア部材２８は光導波路のコアとして機能している。コア部材の屈折率としては、クラッド部材の屈折率に対しての比屈折率差が、例えば０．８％以上４％以下の範囲となるように設定することができる。
【００２５】
第２クラッド部材２７および第２コア部材２８は、第１クラッド部材１７および第１コア部材１８と同様の方法で形成することができる。
【００２６】
本実施形態における光伝送構造体１００は、第１クラッド部材１７の突出部１７２が第２貫通孔２１に嵌め合わされて、第１光伝送体１２と第２光伝送体２２とが光学的に接続されている。つまり、光学的な接続が行なわれる部分（突出部１７２）が第１基板１と第２基板２とを固定する部分としても用いられている。そのため、別途、基板同士を固定する部材を設ける場合と比較して、第１光伝送体１２と第２光伝送体２２との間の光学的な接続の精度を向上させることができる。
【００２７】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。例えば、本実施形態においては、第１貫通孔１１および第２貫通孔２１の形状が円形状であるが、多角形状または楕円形状であってもよい。また、本実施形態においては、突出部１７２の外径が主部１７１の外径と等しく設定されているが、突出部１７２の外径を主部１７１の外径より小さく設定してもよく、また突出部１７２の外径を主部１７１の外径より大きく設定してもよい。この場合、第２貫通孔２１の内径も突出部１７２の外径に合わせて変更することが求められる。
【００２８】
＜変形例１＞
光伝送構造体１００の変形例１について説明する。なお、本例の各構成において、上述
の光伝送構造体１００と同様の構成および機能を有する部材については、同じ参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００２９】
図１，２に示す光伝送構造体１００においては、突出部１７２の形状を外径が一定である円柱形状である構成としたが、これに限られない。例えば、図３および図４に示すように、突出部１７２の形状が先端に向かうにつれて細くなっている構成であってもよい。
【００３０】
本変形例では、突出部１７２のうち先端の外径が小さく、それ以外の部分は第２貫通孔２１の内径と等しい外径に設定されている。このように突出部１７２のうち先端側の外径が小さく設定されていることによって、突出部１７２を第２貫通孔２１に挿入する際に突出部１７２の先端が第２貫通孔２１の内周面と接触することを抑制できる。これにより、突出部１７２にゆがみ等が生じる可能性を低減できる。その結果、第１光伝送体１２と第２光伝送体２２との間の光学的な接続の精度をより向上させることができる。
【００３１】
＜変形例２＞
光伝送構造体１００の変形例２について説明する。なお、本例の各構成において、上述の光伝送構造体１００と同様の構成および機能を有する部材については、同じ参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３２】
図１，２に示す光伝送構造体１００においては、突出部１７２および第２貫通孔２１の第１基板１の厚み方向に垂直な断面で切ったときの形状が円形状である構成としたが、これに限られない。例えば、図５および図６に示すように、突出部１７２が外周面に上下方向に形成された溝部３を有しているとともに、第２貫通孔２１は、内側面に溝部３と嵌め合わされる上下方向に形成された凸部４を有している構成であってもよい。
【００３３】
本変形例では、突出部１７２が４つの溝部３を有しており、第２貫通孔２１がこれに対応する４つの凸部４を有している。このように、突出部１７２の溝部３と第２貫通孔２１の凸部４とが嵌め合わされていることによって、第１基板１が第２基板２に対して第２貫通孔２１を中心軸として回転するようにずれてしまうことを抑制できる。その結果、第１光伝送体１２と第２光伝送体２２との間の光学的な接続の精度をより向上させることができる。
【００３４】
＜変形例３＞
光伝送構造体１００の変形例３について説明する。なお、本例の各構成において、上述の光伝送構造体１００と同様の構成および機能を有する部材については、同じ参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３５】
図１，２に示す光伝送構造体１００においては、第２貫通孔２１の内径と突出部１７２の内径とが等しい構成としたが、これに限られない。例えば、図７に示すように、第２貫通孔２１と突出部１７２との間に第２クラッド部材２７を介して突出部１７２の嵌め合わせを行なう構成としてもよい。この場合、第２クラッド部材２７は、第２貫通孔２１の内周面の全域に設けられるとともに、第２クラッド部材２７のうち第２基板２の下面側の領域の径が小さく形成されている。突出部１７２は、この第２クラッド部材２７の下面側の領域と径が等しく形成されている。
【００３６】
このように、突出部１７２が第２クラッド部材２７を介して第２貫通孔２１に嵌め合わされている場合には、たとえ第２貫通孔２１の内径に誤差が生じていたとしても、第２クラッド部材２７を射出成型などで形成する際に第２クラッド部材２７の径を調整することで、この誤差による影響を低減することができる。
【００３７】
＜変形例４＞
光伝送構造体１００の変形例４について説明する。なお、本例の各構成において、上述の光伝送構造体１００と同様の構成および機能を有する部材については、同じ参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３８】
図１，２に示す光伝送構造体１００においては、突出部１７２および第２貫通孔２１の第１基板１の厚み方向に垂直な断面で切ったときの形状が円形状である構成としたが、これに限られない。例えば、図８および図９に示すように、突出部１７２が外周面に上下方向に形成された凸部６を有しているとともに、第２貫通孔２１は、内側面に凸部６と嵌め合わされる上下方向に形成された溝部５を有している構成であってもよい。
【００３９】
本変形例では、突出部１７２が４つの凸部６を有しており、第２貫通孔２１がこれに対応する４つの溝部５を有している。このように、突出部１７２の凸部６と第２貫通孔２１の溝部５とが嵌め合わされていることによって、第１基板１が第２基板２に対して第２貫通孔２１を中心軸として回転するようにずれてしまうことを抑制できる。その結果、第１光伝送体１２と第２光伝送体２２との間の光学的な接続の精度をより向上させることができる。
【符号の説明】
【００４０】
１００：光伝送構造体
１：第１基板
１１：第１貫通孔
１２：第１光伝送体
１３：第１副基板
１４：第１副貫通孔
１５：第１配線層
１６：第１ビア導体
１７：第１クラッド部材
１８：第１コア部材
１７１：主部
１７２：突出部
１８０：第１コア部
２：第２基板
２１：第２貫通孔
２２：第２光伝送体
２３：第２副基板
２４：第２副貫通孔
２５：第２配線層
２６：第２ビア導体
２７：第２クラッド部材
２８：第２コア部材
２８０：第２コア部
３，５：溝部
４，６：凸部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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